鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土疊合底板生產(chǎn)工藝

牛小平 趙志紅

山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司 山西 太原 030032

1 概述

裝配式建筑的主要水平構(gòu)件為疊合板，目前應(yīng)用最為廣泛的是鋼筋桁架混凝土疊合板，常用疊合板預(yù)制混凝土底板厚度為60 mm。隨著裝配式建筑的發(fā)展，研發(fā)出鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板，目前市場(chǎng)推廣應(yīng)用的為第三代產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱(chēng)PKIII型板）。PKIII型板由C40/C50混凝土預(yù)制底板，1570級(jí)消除應(yīng)力鋼絲和鋼管桁架混凝土組成，底板厚度35 mm/40 mm，標(biāo)準(zhǔn)寬度2.1～3.0 m、長(zhǎng)度2.4～12.0 m，與現(xiàn)澆層共同作用形成疊合樓板。PKIII型板鋼管桁架上弦桿采用鋼管灌注微膨脹高強(qiáng)砂漿，腹桿采用HPB300級(jí)直徑6 mm鋼筋，高度根據(jù)疊合板厚度可調(diào)整。

PKIII型板技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：

1）板形薄，疊合后厚度為115～125 mm，較大程度上減輕結(jié)構(gòu)自重。

2）支撐少，各支撐間距可達(dá)4 m，鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程無(wú)支撐。

3）無(wú)補(bǔ)空板。主受力方向鋼筋為預(yù)應(yīng)力鋼筋，其他方向鋼筋施工時(shí)后穿，形成雙向板。

4）一面出胡子筋，安裝方便。

5）剛度好，不開(kāi)裂。由于采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，上部受壓區(qū)采用鋼管桁架，鋼管內(nèi)注入砂漿，保證了在用鋼量較小的情況下有足夠的剛度。

6）板幅大，自重小，可做到3 m×12 m，容重僅為85 kg/m2，較大程度地提高了吊裝效率。

7）多層流水施工，速度快。

8）造價(jià)低，與鋼筋桁架疊合板相比，PKIII型板采用長(zhǎng)線臺(tái)張拉生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，生產(chǎn)效率高，模具攤銷(xiāo)少，成本低。

2 工藝特點(diǎn)

鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板是在鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板上配筋，并現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土疊合層形成的樓板[1-3]。鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板是灌漿鋼管桁架與預(yù)應(yīng)力混凝土底板組合形成的預(yù)制底板（PKIII型板），在預(yù)制底板上配筋后澆筑混凝土和預(yù)應(yīng)力預(yù)制底板形成疊合樓板整體受力，共同承擔(dān)外部荷載。其中，灌漿鋼管桁架是由一根灌漿圓形無(wú)縫鋼管（作為上弦）和兩側(cè)彎折成形的斜向腹桿鋼筋經(jīng)焊接而成的桁架。鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板生產(chǎn)工藝和普通預(yù)制疊合底板相似，只需增加少量設(shè)備，生產(chǎn)過(guò)程和施工安裝過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的連接裝置，可實(shí)現(xiàn)樓板和墻板的澆筑一體化。生產(chǎn)過(guò)程需使用預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉機(jī)，生產(chǎn)工藝要求相對(duì)較高，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋有標(biāo)準(zhǔn)張拉值，所以生產(chǎn)工藝需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。

3 生產(chǎn)工藝要點(diǎn)

3.1 鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板生產(chǎn)工藝流程

采用長(zhǎng)線模臺(tái)循環(huán)生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)流程如下：模臺(tái)清理→劃線（按規(guī)格排布疊合底板）→噴脫模劑→端模安裝→預(yù)應(yīng)力筋調(diào)直下料、定距排放→錨固、一次張拉（預(yù)應(yīng)力筋張拉計(jì)量校驗(yàn)）→二次張拉（預(yù)應(yīng)力筋張拉記錄）→鋼筋綁扎→鋼管桁架鋪設(shè)、綁扎→澆筑混凝土、振搗（隱蔽驗(yàn)收、留制試塊）→拉毛（表面形成粗糙面）→灑水養(yǎng)護(hù)（控溫記錄）→剪筋放張→拆模、吊裝（產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)收）→入庫(kù)→出貨。

3.2 構(gòu)件生產(chǎn)

鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板在山西建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化（晉中）園區(qū)專(zhuān)業(yè)混凝土預(yù)制構(gòu)件PC工廠生產(chǎn)，均采用長(zhǎng)線臺(tái)座法進(jìn)行生產(chǎn)，臺(tái)座具有足夠的承載力、剛度及整體穩(wěn)固性，能滿足各階段作業(yè)荷載和制作工藝的要求。

3.2.1 混凝土要求

鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板所用混凝土材料的力學(xué)性能指標(biāo)和耐久性要求應(yīng)該符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015版）的有關(guān)規(guī)定。鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，現(xiàn)澆疊合層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。

3.2.2 鋼筋要求

疊合底板結(jié)構(gòu)使用的受力預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲，直徑不宜小于5 mm。鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制底板的構(gòu)造鋼筋，可根據(jù)實(shí)際情況確定，但其直徑不應(yīng)小于4 mm?，F(xiàn)澆疊合層內(nèi)受力鋼筋、構(gòu)造鋼筋宜采用熱軋帶肋鋼筋，也可采用熱軋光圓鋼筋。

鋼筋加工流程：原材料驗(yàn)收→原材料調(diào)直與切斷→鋼筋成形（預(yù)埋件預(yù)埋）→鋼管桁架放置→綁扎。

3.2.3 構(gòu)件制作

構(gòu)件制作全部采用鋼模，模具加工工藝主要采用激光切割、焊接和折彎等工序成形。將模具固定在臺(tái)車(chē)面上，以防松動(dòng)跑模。預(yù)埋預(yù)留安裝必須保證不可漏裝。拼接縫處理時(shí)如影響外觀，需做打膠處理，謹(jǐn)防漏漿。

1）清理模具及模臺(tái)。疊合底板生產(chǎn)流程中，模臺(tái)清掃裝置內(nèi)板刷的清掃力度決定了模臺(tái)表層的清潔度和光潔度，模臺(tái)清掃得干凈，下一道置模工序才能夠順利完成?；炷涟灞砻娴馁|(zhì)量很大程度上取決于模板平面的質(zhì)量，模板托盤(pán)的平面必須保持高度清潔。清潔裝置的板刷會(huì)清掃模板的表面和側(cè)面，噴嘴向干凈的模板表面噴灑脫模劑并形成薄膜。

2）劃線。將模臺(tái)清理干凈，根據(jù)計(jì)劃圖紙中要求的PKIII型板型號(hào)用鋼卷尺測(cè)量相應(yīng)長(zhǎng)度并劃線。劃線完成后用測(cè)量對(duì)角長(zhǎng)度法控制PKIII型板的外形和邊角。

3）組模。在組模時(shí)，每次生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)計(jì)劃部門(mén)下達(dá)的計(jì)劃選擇合適的端模，按要求排板，使用板長(zhǎng)定位工裝安裝固定并復(fù)驗(yàn)長(zhǎng)度；完成一輪拆卸后應(yīng)認(rèn)真清理和調(diào)整，同一規(guī)格的定點(diǎn)存放。將端模上的殘?jiān)?、鐵銹等雜物清理干凈，并涂刷脫模劑；模具需嚴(yán)格依圖紙標(biāo)準(zhǔn)安裝，保證構(gòu)件外形尺寸。

4）放置鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼絲在張拉前要檢查是否有損傷，檢查完畢后方可張拉，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求張拉，并做好記錄，張拉過(guò)程做好防護(hù)；鋼筋規(guī)格禁止錯(cuò)用、代用等；鋼筋外露伸出長(zhǎng)度按圖紙標(biāo)準(zhǔn)及公差標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

5）張拉工藝。預(yù)應(yīng)力鋼絲采用二次張拉工藝，第1次張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力的20%，第2次張拉到位，第2次張拉應(yīng)保證拉力穩(wěn)定且滿足設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定，在張緊預(yù)應(yīng)力鋼絲的同時(shí)，保證預(yù)應(yīng)力鋼絲的定位和鋼絲的保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。

6）綁扎。PKIII型板分布筋下料長(zhǎng)度及綁扎應(yīng)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，控制好間距，保證保護(hù)層厚度。鋼管桁架綁扎嚴(yán)格按照?qǐng)D集規(guī)范要求控制間距、桁架高度、長(zhǎng)度、數(shù)量、位置（圖1、圖2）。鋼管桁架綁扎要牢靠，禁止桁架有位移現(xiàn)象，吊點(diǎn)位置鋼筋與桁架綁扎牢靠。PKIII型板厚度比較薄，若鋼筋位置不準(zhǔn)確，易造成PKIII型板出現(xiàn)起拱或下?lián)蠁?wèn)題。預(yù)應(yīng)力鋼筋要保持平直，縱向拉直后，不得出現(xiàn)折線。桁架要保證精確、平直、無(wú)彎曲。

圖1 鋼管桁架及預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎

圖2 長(zhǎng)線模臺(tái)上鋼管桁架綁扎

7）預(yù)留預(yù)埋安裝。對(duì)入模安裝的預(yù)埋件應(yīng)核對(duì)其型號(hào)、規(guī)格尺寸，檢查其加工制作質(zhì)量，不符合要求的不得使用。預(yù)埋件必須有可靠的固定定位措施，保證其位置準(zhǔn)確、牢靠，預(yù)埋件安裝尺寸偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。

8）結(jié)構(gòu)層混凝土澆筑。混凝土澆筑前質(zhì)檢人員已經(jīng)對(duì)模具、鋼筋、鋼管桁架、預(yù)應(yīng)力鋼絲等進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，并填寫(xiě)PKIII型板鋼筋隱蔽檢查表。工程單位應(yīng)該開(kāi)始首件檢驗(yàn)程序?；炷翍?yīng)采用有自動(dòng)計(jì)量裝置并具有生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐盤(pán)記錄和實(shí)時(shí)查詢(xún)功能的強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，混凝土的坍落度控制在150～180 mm，混凝土采用全自動(dòng)行走式布料機(jī)進(jìn)行整體一次性布料，整體振搗，不可多料或少料（圖3、圖4）。

圖3 自動(dòng)布料機(jī)澆筑底板混凝土

圖4 長(zhǎng)線臺(tái)座上布料完成后的疊合底板

9）表面拉毛?；炷翝仓_(dá)到初凝后，其上表面要求拉毛（形成粗糙面）。

10）試塊制作。同種配合比的混凝土每工作班取樣1次，制作不少于3組的抗壓強(qiáng)度試塊，分別代表出模強(qiáng)度、出廠強(qiáng)度及28 d強(qiáng)度。試塊與構(gòu)件同時(shí)制作，出模前由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，并出具混凝土強(qiáng)度報(bào)告，滿足出模要求方可出模。

11）養(yǎng)護(hù)控制。生產(chǎn)準(zhǔn)備階段、生產(chǎn)階段、成品養(yǎng)護(hù)溫度控制及監(jiān)測(cè)嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，混凝土應(yīng)在澆筑完畢后的12 h以?xún)?nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)，噴灑次數(shù)應(yīng)能讓混凝土保持濕潤(rùn)狀態(tài)，混凝土覆蓋應(yīng)全面、嚴(yán)密，并保持篷布內(nèi)有凝結(jié)水。

12）放張。當(dāng)同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的75%且不低于30 MPa 時(shí)，可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絲放張。放張前，應(yīng)將限制構(gòu)件變形的模具拆除，放張剪筋要做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施。放張時(shí)應(yīng)先取長(zhǎng)線臺(tái)座中部處預(yù)制底板，由預(yù)制底板寬度的中間位置向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)交錯(cuò)放張，每次剪斷鋼筋根數(shù)不應(yīng)超過(guò)鋼筋總根數(shù)的15%；其他位置板與板間的鋼筋可由中間向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)互相交錯(cuò)剪斷。

13）脫模、起吊與表面處理。PKIII型板起板時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，起板時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)板面衛(wèi)生清理不徹底、兩側(cè)灰渣不完全、拆端模時(shí)損壞。起板時(shí)應(yīng)檢查板與板之間鋼筋是否全部斷開(kāi)，避免造成板面破損。

14）成品質(zhì)檢。每起一塊板即詳細(xì)檢查其外觀質(zhì)量和尺寸，經(jīng)質(zhì)檢合格后填寫(xiě)PKIII型板質(zhì)檢入庫(kù)交接單并交由倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)堆放。

4 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝相比，預(yù)制疊合底板由專(zhuān)業(yè)混凝土預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)，采用高精度模具成形制作，專(zhuān)業(yè)化工廠質(zhì)保體系健全，可保證產(chǎn)品在強(qiáng)度、耐久性方面的品質(zhì)。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝更加簡(jiǎn)單，構(gòu)件吊裝生產(chǎn)只需少量人員，工效可提高數(shù)倍，工期可縮短25%～45%；同時(shí)可節(jié)省大量模板費(fèi)和人工費(fèi)及其他相關(guān)費(fèi)用，生產(chǎn)管理成本顯著降低。在綜合服務(wù)區(qū)整體裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)施工中采用了鋼管桁架預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板進(jìn)行施工取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省人工費(fèi)38萬(wàn)元，節(jié)約材料費(fèi)23.5萬(wàn)元，總共節(jié)約成本61.5萬(wàn)元。希望通過(guò)本文對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝介紹，可以為PKIII型板的推廣和應(yīng)用起到積極作用，為同行對(duì)裝配式建筑的發(fā)展提供借鑒。